克拉拉的邮件在第三天到了。
正文内容很简单:剖面在附件里,精度到太阳半径的千分之一,下次别给我许愿了!!!
李东笑了笑点开了附件。
这是一张表格,从太阳中心到表面,每隔千分之一个太阳半径取一个点,每个点上标着对应的电子数密度n_e。
从核心处的每立方厘米约6x102?个电子,一路往外递减,过了辐射区以後密度开始加速下跌,到了辐射区和对流区的交界面已经跌了好几个数量级,再往外更是断崖式下降。
数据来源标注的是巴赫卡尔2025年修订版的标准太阳模型。
李东看了两遍,确认数据格式没问题,然後给克拉拉回了两个字:收到。
发完以後他想了想,又补了一句:谢了。
过了大约三十秒,对面邮箱发来了一个消息:别谢,记着工资。
李东完全没有“看到”。
他已经开始将表格导入自己的计算程序了
之前是粗算,而现在则是精算。
程序跑了四个小时。
结果出来以後,李东把预言曲线画在了屏幕上,然後开始了最後的“预言”
预言过程(略)
又是三天後……
预言的结果出来了——三分之一。
和戴维斯三十年来观测到的缺口完全吻合。
李东盯着这条曲线看了很久。
它从左边的0.55一路滑到右边的0.3,中间那段过渡区域的形状完全由太阳内部的密度剖面决定。
如果密度剖面变了,过渡区域的位置和斜率就会跟着变。
这条曲线实际上是太阳内部结构的一面镜子,只不过照出来的不是光,而是中微子。
更关键的是,这不是一个数,而是一个完整的预言。
在每一个能量上,存活概率应该是多少都写得清清楚楚。
将来如果有实验能够在不同能量段分别测量太阳中微子的通量,那测出来的数据就必须沿着这条曲线走!
如果没按这条曲线走,要麽就这个实验的混合参数取错了,要麽就是有了新物理。
反正不管怎样,李东画出的这条曲线就是判决书。
李东把预言曲线存了一份,又打印出来贴在墙上。
然後他靠在椅背上,看着那条从0.55缓缓下滑到0.3的弧线。
“该把预言变成现实了,理论到此为止!”
不管他在纸上写得多漂亮,预言曲线画得多精确,这些东西在没有实验数据验证之前,就只是一个假说。
一个很漂亮的、自洽的、和已有观测吻合的假说,但依然是假说。
要把假说变成结论得靠实验。
中性流测量。
三种味道一起数。
这个方向他已经想清楚了。
问题是:拿什麽来数?
他把椅子转过来,面对一面空白的墙壁,物理感知(基础版)此时开始运转。
一条条可行方案在他脑中开始出现……
“中性流反应需要一个合适的靶核,靶核被中微子打中以後,走中性流通道,必须释放出一种容易被探测到的信号。”
什麽样的靶核最合适?
要求有三条。
第一,结合能要低,否则太阳中微子的能量打不碎它。
第二,打碎以後释放的信号要明确、可探测。
第三,中性流截面对三种味道完全相同。
“氘核!”
物理感知(基础班)让李东找到了最正确的那一条方案。
氘核是一个质子加一个中子,是最简单的复合核,结合能只有2.2 mev。
太阳硼八中微子的能量在5到15 mev之间,远超过这个阈值,所以完全拆得动。
中微子通过中性流把氘核拆成一个质子和一个中子,释放出的自由中子在介质中扩散一段时间以後被另一个氘核俘获,俘获瞬间释放6.25 mev的伽马射线。
探测这个伽马射线,就等於数到了一个中性流事件。
而且……这个反应的截面对三种味道的中微子完全一致。
靶核有了,靶核以什麽形式存在呢?
重水。
氘代替了普通氢的水,d?o。
它既是靶,提供氘核,又是探测介质切伦科夫辐射在水里传播效率很高。
一举两得。
“不过……好像有点费钱呀……”
李东叹了口气,他就是花钱的命呀,哎。
要知道太阳中微子的反应截面极小,要在合理的时间内积累足够的事件数,探测器的靶质量至少要到千吨级别。
一千吨重水!这可不便宜,重水每公斤的价格是普通水的几千倍,主要是用在特定型号的核反应堆里的。
一千吨的量级就意味着亿级别的资金,而且还涉及核材料管控。
而且探测器必须放在地下。
太阳中微子能到地面的本来就少,如果宇宙射线的本底把信号淹没了就什麽都看不见。
所以探测器埋得越深,宇宙射线衰减得越多,本底就越干净。
……
川省lsyz治州,雅砻江畔。
锦屏山横亘在两座水电站之间,一条近十八公里长的交通隧道从山腹穿过。
隧道在半山腰的位置有一条岔路,拐进去以後再走几百米,是一扇厚重的金属门。
门後面就是华夏锦屏地下实验室。
头顶是两千四百米厚的大理岩。
在这个深度上,来自太空的宇宙射线会被岩层层层过滤,通量只剩地表的一亿分之一。
因此没有比这里更安静的地方了。
对於粒子物理学家来说,安静不是指听不到声音,而是指探测器看不到不想看的东西。
宇宙射线穿过探测器会产生和信号长得一模一样的假事件,在地表做暗物质探测就像在演唱会现场听针掉地上的声音。
而锦屏的两千四百米岩石,会把演唱会的声音关在了门外。
这座实验室2010年建成投入使用,是华夏第一个极深地下实验设施,也是目前全世界覆盖最深的地下实验室。
和其他由矿井改建的实验室不同,锦屏依托水电站的交通隧道,汽车可以直接开进去,设备运输和人员通勤比坐矿井电梯方便得多。
岳迁今天一早就从西昌开了两个多小时的车进来了。
他是水木大学工程物理系的教授,也是锦屏地下实验室暗物质直接探测实验cdex的负责人。
他常年穿冲锋衣,因为实验室里温度恒定在二十度左右,穿西装的人会被当成来参观的领导。
cdex用的是高纯锗探测器。
原理不复杂:一块高纯度的锗晶体放在极低本底的环境里,如果有暗物质粒子和锗原子核发生碰撞,原子核会反冲,反冲产生的电离信号被探测器记录下来。
当然这个信号是非常微弱的,能量只有几个kev甚至更低。
岳迁此时正听着他自己博士生苏明哲的汇报。
“岳老师,500 ev以上的数据没问题,脉冲甄别干干净净。”
“但一旦降到500以下,您自己看。”
苏明哲把屏幕上的图表放大。
“这是体事件的脉冲上升时间分布,500 ev以上,两者分得很开,甄别效率在百分之九十九以上,但到了500以下,两条分布就开始重叠了到300 ev的时候,基本上就糊在一起了。”
所谓体事件,是信号确实发生在锗晶体内部的事件,可能来自暗物质粒子的碰撞,是他们真正想看的东西。
岳迁盯着屏幕上那两条逐渐重叠的分布曲线,沉默了很久。
“你试过用上升时间以外的参数吗?”
苏明哲点了点头。
“试了,我把脉冲的衰减段也加进去做联合判别,能稍微好一点,但改善有限。”
“主要是低能段的脉冲采样点太少,什麽特征到了那个尺度上都会被统计涨落吃掉。”
“换个思路。”岳迁站起来,走到白板前面,拿起一支马克笔,“你之前一直是在时域里做甄别,有没有想过,把脉冲做一次傅里叶变换,到频域里去看?”
苏明哲愣了一下。
“体事件和表面事件的电荷漂移路径不同,反映在频域上,高频成分的比例应该有差异。”
岳迁在白板上画了两条示意曲线。
“这个差异在时域上被噪声盖住了,但在频域上有可能更显着,因为你把能量集中到了特定的频率区间上。”
苏明哲想了几秒锺,眼睛亮了。
“我今晚试一下。”
“去吧。”
苏明哲转身就走向了数据分析室。
岳迁看着苏明哲离开後,就把马克笔放回了白板架上。
160 ev。
如果这条路走通了,cdex的探测灵敏度能往下推一整个量级。
那片从来没有人触及过的轻质量暗物质区域,就可能第一次有人看见里面到底有什麽东西了。
想到这里,他笑了一下。
在粒子物理里,没有人知道暗物质到底藏在哪个角落。
也许在他们拚命往下推阈值的路上,最先碰到的不是暗物质本身,而是别的什麽意想不到的东西。
但不管碰到什麽先得推下去再说。
他回到了地面,准备回办公室给自己倒杯茶,这时裤兜里的手机忽然响了。
他楞了一下,要知道这个时间点一般是不会有人打他手机的,因为两千四百米的岩石会把信号挡得死死的。
没想到这才刚到地面就有电话,他掏出来看了一眼,是一个陌生号码。
“喂?”
“你好,岳教授。”对面的声音年轻,“我是李东。”
(记住本站网址,Www.WX52.info,方便下次阅读,或且百度输入“ xs52 ”,就能进入本站)